基底硬度变化下干细胞与肝内细胞间的相互作用影响其分化方向及细胞行为的力-化学机制探求

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11472001
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    88.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The Therapeutic potential of stem cells in liver fibrosis have been paid more close attention currently; However, reports on the differentiation and behavior of stem cells in this process are still contradictory now. We believe that under the variation of matrix stiffness in liver, the interactions between stem cells and liver origin cells are the key factors which determine stem cells differentiation and other cell behavior in liver fibrosis. Meanwhile, signals pathway such as HGF,Wnt,TGF-beta1-Smads, integrins -RhoA, PI3K-Akt etc., also play important roles in this process. These mechanical-chemical signals can cross-talk between each other through the variation of cell contractility and result in being integrated, and then impact on the differentiation of stem cells consequently. To verify this hypothesis, this project intends to use traction force microscope and micropillars array which could be loaded by magnetic force to research interactions between bone marrow mesenchymal stem cells, hepatic cells and hepatic stellate cells; comparing the performance of cell contractility in those processes as well as the relationship between the state of stem cell differentiation and cell contractility; fluorescent protein FRET would be applied to investigate the mutual relationship between the activation or inhibition of those signals pathways aforementioned and the variation of cell contractility. As this project was carried out, it would help to deepen the understanding of the differentiation behavior of stem cells and the interaction mechanisms between mechanical and chemical signals in these process. Furthermore, it would help to develop suitable mechanical-chemical conditions for stem cells therapeusis of liver fibrosis, avoiding its negative effects as well
干细胞在治疗肝纤维化中的作用目前备受关注,然而对此过程中干细胞分化及行为却存在相互矛盾的报道。我们认为在基质硬度变化的前提下,干细胞与肝内细胞之间的相互作用,是影响干细胞分化方向和行为的关键因素,HGF,Wnt,TGF-b1-Smad,整联蛋白-RhoA,PI3K-Akt等信号亦起重要作用。这些力-化学信号可共同影响细胞收缩力而整合和互调,最终决定干细胞的分化和行为。为验证此假设,本项目拟利用牵引力显微镜和可磁力加载的微柱阵列研究不同基底硬度条件下,骨髓间充质干细胞与肝细胞、肝星状细胞间的相互作用,比较此过程中细胞收缩力的状态,以及干细胞分化状态与其细胞收缩力之间的关系,结合荧光蛋白FRET研究前述信号通路的激活和抑制与细胞收缩力变化之间的双向关系。本项目研究的开展可深化对干细胞分化行为以及其中力化学信号交互作用机理的认识,帮助找寻干细胞治疗肝纤维化的适宜力-化学条件,避免其负面作用的发生

结项摘要

肝纤维化是多种慢性肝病或肝损伤所引发的病理愈创反应,可发展为肝硬化乃至肝癌,严重威胁人类健康。干细胞治疗肝纤维化是较有希望的治疗手段。鉴于干细胞是治疗还是加重肝纤维化存在相互矛盾的报道。本研究提出了干细胞治疗肝纤维化所表现出的结果差异,是由于肝内力化学环境的差异所导致的,并基于该假说,构建了在不同硬度基底上单独或共培养骨髓间充质干细胞和肝内细胞的培养模型,利用RT-PCR,转录组学分析,磷酸化组学分析,牵引力显微镜,FRET技术,流式细胞仪,免疫荧光等技术,研究了不同基底硬度下,干细胞与肝内细胞间的相互作用,及其可能的力化学信号机制。结果表明:软基底上共培养作用下,干细胞倾向于肝样分化,促进细胞外基质的降解,肝细胞增殖,有利于肝脏功能恢复,但同时炎症反应增强,激活后肝星状细胞的存活增强。而在较高硬度基底上则表现为促进了肝星状细胞的代谢和蛋白表达,干细胞失去肝样分化倾向,故而不利于干细胞对纤维化的治疗。当硬度更高(37kpa)时,细胞相互作用表现为与软基底趋同的趋势,仅干细胞没有类似软基底的肝样分化,却有一定促进激活后肝星状细胞凋亡的表现。细胞在所研究的4.5kpa-37kpa的区间,对基底硬度的响应,主要与HIF-1信号通路相关,而在共培养中的响应,却更多和TNF-α信号通路相关,不同硬度上这些信号通路的激活有较大的差异,是导致细胞做出差异响应的可能机制。进而通过建立细胞收缩力相关指标与胞内信号蛋白激活,以及不同因子作用对细胞收缩力的影响,验证了细胞收缩力可作为整合细胞力化学信号的重要形式的假说。同时本研究自行编制了应用于牵引力显微镜的计算程序Matlab模块,设计的模拟渐变基底硬度的微柱阵列,具有一定创新性和实用性。本研究的结果,在一定程度上揭示了干细胞在肝纤维化治疗中产生不同表现的可能机制,增进了对于细胞力化学信号转换与整合的理解。对于肝纤维化的治疗,人工肝构建等具有一定的知识积累和机理阐述的作用。所积累的研究模型和程序亦可用于后续研究

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of substrate stiffness on hepatocyte migration and cellular Young's modulus
基质硬度对肝细胞迁移和细胞杨氏模量的影响
  • DOI:
    10.1002/jcp.26491
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xia,Tingting;Zhao,Runze;Yang,Li
  • 通讯作者:
    Yang,Li
PDMS微柱阵列型拓扑结构基底增强HepG2细胞TRPV1、TRPV4通道表达及功能响应性
  • DOI:
    10.13523/j.cb.20151001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国生物工程杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋明丽;林雨;罗南书;冯全义;黄岂平;张晃猷;张义国;吴泽志
  • 通讯作者:
    吴泽志

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其他文献

三维微小凹图式的制备及其与C17.2神经干细胞的复合
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋兆全;吴泽志;张利光;黄岂平;Li Chenzhong;廖彦剑
  • 通讯作者:
    廖彦剑
宽硬度域及智能化调节细胞培养用水凝胶研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄岂平;于光磊;王红兵;杨力
  • 通讯作者:
    杨力
阵列型微拓扑结构基底的制备及其对神经细胞电生物物理特性的影响
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    传感技术学报 , Chinese Journal of Sensors and Actuators
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    --
  • 作者:
    朱满根;Kisaalita W.S.;吴泽志;Wang L;Zhao Y.-P.;廖彦剑;黄岂平;Li C.-Z.;林雨
  • 通讯作者:
    林雨
The effects of cyclic stretching on vascular endothelial cell orientation, division and proliferation
循环拉伸对血管内皮细胞定向、分裂和增殖的影响
  • DOI:
    10.1016/s0021-9290(06)85404-7
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
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  • 作者:
    王红兵;黄岂平;邓小燕
  • 通讯作者:
    邓小燕
聚乳酸三维微结构条件下人神经母细胞瘤细胞电压依从式钙通道的功能响应性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    传感技术学报 , Chinese Journal of Sensors and Actuators
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄岂平;吴泽志;罗美蓉;Kisaalita WS;张利光;安治星;王正伟;Li Chenzhong;金良;廖彦剑
  • 通讯作者:
    廖彦剑

其他文献

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黄岂平的其他基金

不同基底力学状态改变过程中细胞骨架重排和粘着斑信号蛋白激活的比较
  • 批准号:
    30370372
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    7.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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